Papel do microambiente tumoral na progressão de carcinoma oral de células escamosas (OSCC): influência da interação entre fibroblastos associados ao câncer (CAFs), macrófagos associados ao tumor (TAMs) e fibronectina/ integrina α5β1

Abstract

As abordagens terapêuticas para carcinoma oral são derivadas de resultados promissores relatados por estudos in vitro e pré-clínicos; no entanto a eficácia clínica é usualmente limitada relativamente aos resultados promissores pré-clínicos. Esta limitação na tradução clínica pode estar relacionada à complexidade do microambiente tumoral, em particular às interações com o microambiente tridimensional e às influências recíprocas entre os diferentes constituintes celulares e estruturais. Macrófagos e fibroblastos são os tipos celulares não neoplásicos mais abundantes e são caracterizados por um fenótipo característico no microambiente tumoral. Fibronectina é um dos principais constituintes da matriz extracelular tumoral em carcinomas e sua expressão é associada à maior agressividade e pior prognóstico. Integrina α5β1 é considerada o principal receptor celular de fbronectina. A co-localização de fibroblastos e macrófagos no estroma tumoral sugere a relevância potencial das interações entre estes dois tipos celulares com células neoplásicas e o eixo fibronectina/integrina α5β1 na modulação da progressão e invasão tumoral. O objetivo do trabalho foi avaliar se a perturbação destes aspectos no microambiente tumoral influencia a progressão e disseminação tumoral. A revisão sistemática e meta-análise demonstrou que a expressão aumentada de α5 é significantemente associada a pior sobrevida geral em pacientes com carcinoma. Fibronectina tem efeito pró-tumoral; ATN-161, antagonista da integrina α5β1, reduziu invasão e metástase em carcinoma oral. Paclitaxel utilizado em concentração/dose não citotóxica influenciou o fenótipo de diferentes tipos celulares no microambiente de carcinoma oral, reduzindo a expressão de proteínas associadas a progressão tumoral. Pirfenidona apresentou efeitos contraditórios nos modelos utilizados, incluindo efeito pró-tumoral in vivo. O protocolo que descreve a geração de heteroesferóides que mimetizam o microambiente tumoral possibilita a avaliação espacial da co-localização dos diferentes tipos celulares e seu fenótipo, viabilizando o estudo dos padrões de invasão de forma dinâmica. Além disso, foi desenvolvido um protocolo de processamento de heteroesferóides gerados por bioimpressão 3D magnética que possibilita análises subsequentes por citometria de fluxo. Em conclusão, os resultados ressaltam a importância da fibronectina, integrina α5β1, fibroblastos e macrófagos na progressão do carcinoma oral, além do potencial para modulação terapêutica do microambiente tumoral com agentes como o paclitaxel em concentrações/doses não citotóxicas. As metodologias desenvolvidas neste estudo fornecem ferramentas importantes para futuras pesquisas voltadas à descoberta das complexidades da biologia tumoral e ao aprimoramento de estratégias de tratamento.

Therapeutic approaches for oral squamous cell carcinoma (OSCC) are derived from promising results reported in in vitro and preclinical studies; however, their efficacy in patient care is usually limited compared to the expectation of the preclinical findings. This limitation in clinical translation may be related to the complexity and variability of the tumor microenvironment, particularly the interactions among different cellular and structural constituents of extracellular matrix within the three-dimensional tumor microenvironment. Macrophages and fibroblasts are the most abundant non-neoplastic cell types in the OSCC microenvironment, and their phenotype is associated with prognosis. Fibronectin is a key component of the extracellular matrix and increased expression is associated with greater aggressiveness and poorer prognosis. The primary fibronectin receptor is α5β1 integrin, which may be expressed by neoplastic cells, fibroblasts and macrophages. The spatial co-localization of fibroblasts and macrophages in the tumor stroma suggests the potential relevance of interactions between these cell types, and also with invading neoplastic cells through fibronectin/α5β1 integrin. The objective of this study was to assess the effect of perturbations in these components of the microenvironment on tumor progression and dissemination. The systematic review and meta-analysis demonstrated that increased expression of α5 is significantly associated with poorer overall survival in carcinoma patients. Fibronectin has an immunosuppressive effect in tumors with increased expression of α5β1 integrin correlated with higher prevalence of tumor-associated fibroblasts. Blocking α5β1 integrin, reduced invasion and metastasis in oral carcinoma. In non-cytotoxic concentrations/dosage, Paclitaxel altered the phenotype of different cellular components of the tumor microenvironment of OSCC, reducing the expression of proteins associated with tumor progression. The protocol describing the generation of heterospheroids that mimic the tumor microenvironment enables the assessment of spatial localization, phenotype and invasion patterns in a dynamic context, overcoming limitations associated with traditional techniques and allowing detailed analysis through multiple layers using confocal microscopy. Additionally, a protocol was developed to effectively dissociate spheroids generated by magnetic 3D bioprinting while maintaining cell viability, enabling analyses by flow cytometry. In conclusion, the results emphasize the importance of fibronectin/α5β1 integrin, fibroblasts, and macrophages in the progression of oral carcinoma, along with the potential for therapeutic modulation using agents in non-cytotoxic concentrations, such as paclitaxel. The methodologies developed in this study provide important tools for future research aimed at uncovering the complexities of tumor biology and enhancing treatment strategies.